categorii: Articole prezentate » Automatizari la domiciliu
Număr de vizualizări: 96658
Comentarii la articol: 2

Senzori de temperatură. Partea a doua termistori

 

Senzori de temperatură. Partea a doua termistoriPrima parte a articolului a vorbit pe scurt istoric al diferitelor scale de temperatură și inventatorii lor Fahrenheit, Reaumur, Celsius și Kelvin. Acum merită să vă familiarizați cu senzorii de temperatură, principiile funcționării lor, dispozitivele pentru recepția datelor de la acești senzori.


Proporția de măsurare a temperaturii în măsurători tehnologice

În producția industrială modernă, sunt măsurate multe cantități fizice diferite. Dintre acestea, debitul de masă și volum este de 15%, nivelul lichidelor este de 5%, timpul nu este mai mare de 4%, presiunea este de aproximativ 10% și așa mai departe. Dar măsurarea temperaturii este aproape 50% din numărul total de măsurători tehnice.

Un procent atât de ridicat este obținut prin numărul de puncte de măsurare. Deci, la o dimensiune medie a unei centrale nucleare, temperatura poate fi măsurată la aproximativ 1.500 de puncte, iar la o instalație chimică mare, acest număr ajunge la douăzeci sau mai multe mii.

O astfel de cantitate indică nu numai o mare varietate de instrumente de măsurare și, ca urmare, o multitudine de traductoare primare și senzori de temperatură, dar, de asemenea, crește constant cererile privind precizia, viteza, imunitatea la zgomot și fiabilitatea instrumentelor de măsurare a temperaturii.


Principalele tipuri de senzori de temperatură, principiul funcționării

Aproape toți senzorii de temperatură folosiți în producția modernă folosesc principiul convertirii temperaturii măsurate în semnale electrice. O astfel de conversie se bazează pe faptul că este posibil să se transmită un semnal electric la viteză mare pe distanțe lungi, în timp ce orice cantități fizice pot fi convertite în semnale electrice. Convertite în cod digital, aceste semnale pot fi transmise cu o precizie ridicată și, de asemenea, introduse pentru procesare într-un computer.


Termocuple de rezistență

Se mai numesc termistori. Principiul lor de funcționare se bazează pe faptul că toți conductorii și semiconductorii au Rezistența la temperatură Coeficient abreviat TCS. Acesta este aproximativ același cu coeficientul de expansiune termică cunoscut de toată lumea: atunci când este încălzit, corpurile se extind.

Trebuie menționat că toate metalele au un TCS pozitiv. Cu alte cuvinte, rezistența electrică a conductorului crește odată cu creșterea temperaturii. Aici putem aminti faptul că becurile incandescente ard cel mai des în momentul pornirii, în timp ce bobina este rece, iar rezistența sa este mică. De aici și curentul crescut atunci când este pornit. Semiconductorii au TCS negativ, cu temperatura în creștere, rezistența lor scade, dar despre aceasta se va discuta puțin mai mare.


Termistoare metalice

S-ar părea că este posibil să se utilizeze orice conductor ca material pentru termistori, cu toate acestea, o serie de cerințe pentru termistori spun că nu este așa.

În primul rând, materialul pentru fabricarea senzorilor de temperatură ar trebui să aibă un TCS suficient de mare, iar dependența rezistenței de temperatură ar trebui să fie destul de liniară într-un interval larg de temperatură. În plus, conductorul metalic trebuie să fie inert față de influențele mediului și să ofere o bună reproductibilitate a proprietăților, ceea ce va permite înlocuirea senzorilor fără a apela la diverse reglări fine ale dispozitivului de măsurare în ansamblu.

Pentru toate aceste proprietăți, platina este aproape ideală (cu excepția prețului ridicat), precum și a cuprului. Astfel de termistori din descrieri se numesc cupru (TCM-Cu) și platină (TSP-Pt).

Termistoarele TSP pot fi utilizate în intervalul de temperatură -260 - 1100 ° C.Dacă temperatura măsurată se situează în intervalul 0 - 650 ° C, atunci senzorii TSP pot fi folosiți ca referință și referință, deoarece instabilitatea caracteristicii de calibrare în acest interval nu depășește 0,001 ° C. Dezavantajele termistorilor TSP sunt costul ridicat și neliniaritatea funcției de conversie într-un interval larg de temperatură. Prin urmare, măsurarea precisă a temperaturii este posibilă numai în intervalul indicat în datele tehnice.

Termistorii mai mici din cupru ai mărcii TSM, dependența de rezistență de temperatură pentru care este destul de liniară, au dobândit o practică mai răspândită. Ca o lipsă de rezistențe de cupru, rezistența scăzută și rezistența insuficientă la temperaturi ridicate (oxidare ușoară) pot fi luate în considerare. Prin urmare, termistorii din cupru au o limită de măsurare de cel mult 180 ° C.

O linie cu două fire este utilizată pentru a conecta senzori precum TCM și TSP, dacă distanța senzorului de la dispozitiv nu depășește 200m. Dacă această distanță este mai mare, atunci se utilizează o linie de comunicare cu trei fire, în care cel de-al treilea fir este utilizat pentru a compensa rezistența firelor de plumb. Astfel de metode de conectare sunt prezentate în detaliu în descrierile tehnice ale dispozitivelor echipate cu senzori TCM sau TSP.

Dezavantajele senzorilor considerați sunt viteza mică: inerția termică (constantă de timp) a acestor senzori variază de la zeci de secunde până la câteva minute. Adevărat, termistorii cu inerție scăzută sunt, de asemenea, fabricate, a căror constantă de timp nu este mai mult de zecimi de secundă, ceea ce se realizează datorită dimensiunilor mici. Astfel de termistoare sunt realizate din microwire turnată într-o coajă de sticlă. Sunt extrem de stabile, sigilate și cu o inerție scăzută. În plus, cu dimensiuni mici, au rezistență de până la câteva zeci de kilo-ohmi.

termistori

Termistori semiconductori

De asemenea, sunt numite adesea termistori. Față de cupru și platină, acestea au o sensibilitate mai mare și TCS negativ. Acest lucru sugerează că odată cu creșterea temperaturii, rezistența lor scade. Termistorii TCS sunt de ordinul mărimii mai mari decât omologii lor din cupru și platină. Cu dimensiuni foarte mici, rezistența termistorilor poate atinge până la 1 MΩ, ceea ce elimină influența asupra rezultatului de măsurare a rezistenței firelor de conectare.

Pentru a măsura temperatura, cele mai utilizate sunt termistorii cu semiconductor KMT (pe bază de oxizi de mangan și cobalt), precum și MMT (oxizi de mangan și cupru). Funcția de conversie a termistorilor este destul de liniară în intervalul de temperatură de -100 - 200 ° C, fiabilitatea termistorilor cu semiconductor este foarte ridicată, caracteristicile sunt stabile pentru o lungă perioadă de timp.

Singurul dezavantaj este că în producția în masă nu este posibilă reproducerea caracteristicilor necesare cu o precizie suficientă. O instanță este semnificativ diferită de cealaltă, la fel ca tranzistoarele: pare a fi din același pachet, dar câștigul este diferit pentru toată lumea, nu poți găsi două identice dintr-o sută. O astfel de împrăștiere a parametrilor duce la faptul că, atunci când înlocuiți un termistor, este necesar să reglați din nou echipamentul.

Cel mai adesea, un circuit de punte este utilizat pentru convertoarele termice cu rezistență la putere, în care podul este echilibrat folosind un potențiometru. Atunci când rezistența termistorului se schimbă din cauza temperaturii, podul poate fi echilibrat doar prin rotirea potențiometrului.

O schemă similară cu ajustare manuală este utilizată ca demonstrație în laboratoarele de învățământ. Motorul cu potențiometru are o scală calibrată direct în unități de temperatură. În circuitele de măsurare reale, desigur, totul se face automat.

Următoarea parte a articolului va vorbi despre utilizarea de termocuple și termometre de expansiune mecanică - Senzori de temperatură. termocuple

Boris Aladyshkin, i.electricianexp.com

Automatizari la domiciliu

Inginerie electrică practică și electronică

Consultați și la i.electricianexp.com:

  • Senzori de temperatură industriali
  • Măsurarea temperaturii și umidității pe Arduino - o selecție de moduri
  • Depunerea tensiunilor în sistemele de automatizare
  • Ce senzor de temperatură este mai bun, criteriile de selectare a senzorului
  • Utilizarea podului Wheatstone pentru măsurarea cantităților neelectrice

  •  
     
    Comentarii:

    # 1 a scris: andy78 | [Cite]

     
     

    Există două tipuri de termistori metalici: cupru și platină. În consecință, acestea sunt etichetate ca TSM și TSP (rezistență termică cupru și platină). Rezistența la platină poate măsura temperaturi până la 600 ° C, iar cuprul nu poate depăși 180 - 200 ° C, deoarece la temperaturi mai mari, cuprul este oxidat foarte activ, ceea ce duce la eșecul termistorului.

    Rezistența termică semiconductoare se realizează pe baza oxizilor de metale neferoase. În primul rând, este cuprul, argintul și manganul, precum și amestecurile lor în diferite proporții, ceea ce permite obținerea diferitelor proprietăți ale rezistenței termice. Acești senzori, atât metalici cât și semiconductori, sunt pasivi și de la sine nu generează semnal. Dar, fiind conectat la un circuit de măsurare, de regulă, un circuit de punte, controlează semnalul de ieșire prin schimbarea rezistenței sale electrice sub influența temperaturii.

    Rezistențele termice semiconductoare, la fel ca toate dispozitivele semiconductoare, au o mare variație a caracteristicilor tehnologice, ceea ce duce la necesitatea configurarii echipamentelor de măsurare în cazul înlocuirii rezistenței termice. Domeniul de măsurare a termistorilor tip MMT-1, MMT-4, KMT-1 și KMT-4 nu depășește 120 - 150 ° C. Limita inferioară a măsurătorilor se află în zona de temperaturi negative, începând de la -70 - 50 ° C.

     
    Comentarii:

    # 2 a scris: | [Cite]

     
     

    Un termistor este necesar pentru a încălzi motorina într-un rezervor auto. R = 4,5 ohmi. Temperatura de comutare - 135'C

    Ce puteți oferi? Multumesc!